[實用新型]雙頻正交極化高隔離度喇叭天線

有效

• 申請號: 201420081936.7
• 申請日: 2014-02-26
• 公開（公告）號: CN203733943U
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 葛俊祥;夏寒;周勇;于兵
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: H01Q13/02
• 分類號: H01Q13/02
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 顧進

技術領域

本發明屬于喇叭天線以及面天線潰源領域，特別涉及一種雙頻正交極化高隔離度喇叭天線。

背景技術

氣象與人民的生活息息相關。我國氣象災害發生頻繁，對人們的生產、生活影響較大，人們日益認識到氣象信息資源對經濟社會發展的重要性。氣象信息對許多社會經濟部門的發展和人民生活都有很大貢獻。云在天氣系統發展、降水形成和大氣輻射傳輸等物理過程以及國民經濟的許多領域中都扮演著極其重要的角色。目前，云已經成為全球氣候模型中最重要的也是最難確定的氣象要素之一。云、雨分布、特性及其演化運動過程的監測對于研究全球氣候變化和進行天氣預報具有非常重要的作用。因此，對云的探測顯得特別重要。

云的研究工作復雜而又龐大，從宏觀的云量、云狀、云高、云速探測到微觀云粒子物理、化學、光學、輻射特性等的研究一直是云研究的重點。對于云及其輻射特性的觀測和研究一直比較缺乏。目前主要常用的氣象雷達分為晴空風廓線雷達和新一代天氣測雨雷達。我國最常用的是新一代天氣測雨雷達。該雷達主要用于監測和預警強雷暴等災害性天氣，如果要探測云，則需要較高的傳輸功率和配置較大的天線，即便這樣，由于使用的是厘米波，存在著譬如地物遮擋、特定的探測條件等使用問題。風廓線雷達的工作波長達到6m，它探測晴空風場的能力以及對于降水云結構的觀測能力都很好，但是探測云的能力相當有限。因此，盡管這兩種雷達在某些情況下可以提供有關云的信息，但是時間分辨率和空間分辨率都很低，不足以給出詳細的云結構，不能準確反映時刻變化的云參數信息。所以它們不適合專門用來觀測和研究云的宏微觀特性。而毫米波雷達的工作波長在毫米波段，它是利用云粒子對電磁波的散射特性，通過對云的雷達回波分析了解云的各種特性，云的回波參數反映了云的宏觀和微觀結構。

在毫米波頻段，電子能量在大氣中傳播時與大氣中懸浮微粒以及含水物質的相互作用比微波頻段的相互作用強的多，這些相互作用的機理主要是吸收、散射和折射。而毫米波測云雷達原理的正是基于大氣中的懸浮粒子對電磁波所產生的后向散射。影響毫米波傳播的主要氣體是氧分子和水蒸氣。這些氣體的諧振將在毫米波頻段產生選擇性吸收和散射。氧分子諧振引起的吸收峰出現在60GHz和120GHz附近；水蒸氣引起的吸收峰出現在220GHz和183GHz附近，在整個毫米波頻段有4個傳播衰減較小的大氣“窗口”，其中心頻率分別在35GHz、94GHz、140GHz和220GHz附近，可用帶寬分別在15GHz、20GHz、25GHz、60GHz左右。可以看出，任何一個毫米波窗口的可用帶寬幾乎都包含了厘米波頻段的整個頻段。這些寬頻帶的利用十分有利于雷達目標探測與識別的開發應用。毫米波的特性決定了毫米波雷達具有波長短、頻帶寬、體積小、重量輕、機動性能好等特點。在同樣天線口徑下，毫米波雷達具有以下優點：易于實現窄波束、低副瓣、高增益，在目標識別上能提供良好的精度和分辨力；能提高低角探測的精度，有效抑制多路徑效應和雜波干擾；窄波束還可提高雷達系統抗干擾能力。

雙頻正交極化天線作為一種接收和發射電磁波的設備，是整個毫米波雷達系統中的一個關鍵部件。這種天線集合了雙頻天線和正交極化天線的優點，不僅能大大提高天線的性能，而且減少了通信系統所需天線的數目，很大程度上能降低系統的成本。然而雙頻正交極化天線在研究和設計上有較大的困難與挑戰：一方面要求天線具有雙頻特性，且每個頻帶又要求一定的帶寬。另一方面對天線的每個頻段還提出了極化的要求，要么是不同的頻段工作于不同的極化特性，要么每個頻段都要具有正交極化的特性，而且要求具有較高的隔離度。目前都采用微帶耦合饋電、多層貼片結構和正交模耦合器實現雙頻正交極化。

但是，對于微帶天線，本身存在端口隔離度差，增益較低，不適用于大型反射面天線的饋源；而正交模耦合器往往內部結構復雜，尤其對于毫米波波段，器件尺寸小，器件難以加工，成本較高，且復雜的內部結構易導致后期使用與測試過程中存在較多的不穩定因素，影響器件的整體性能。因此有必要設計一種用于毫米波波段、高增益、較易加工的雙頻正交極化高隔離度喇叭天線。

發明內容

為解決上述問題，本發明公開了一種雙頻正交極化高隔離度喇叭天線。